多因子對(duì)日本囊對(duì)蝦Marsupenaeus japonicus氮磷代謝的影響*

孫成波，李 婷 ，李義軍，王 平

(1.廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，廣東 湛江 524025；2.廣東高校熱帶海產(chǎn)無脊椎動(dòng)物養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，廣東 湛江 524025；3.海南省昌江南疆生物技術(shù)有限公司，海南 三亞 572000)

日本囊對(duì)蝦Marsupenaeusjaponicus，俗稱花蝦、車蝦、斑節(jié)蝦，自然分布很廣，澳大利亞、紅海、坦桑尼亞、印度、菲律賓、日本及我國海域均有分布。其肉質(zhì)鮮嫩，營養(yǎng)豐富，適合鹽度較高地區(qū)養(yǎng)殖，耐低溫、耐干能力強(qiáng)，適合鮮活蝦出售，售價(jià)高，利潤空間大，一般為斑節(jié)對(duì)蝦的4倍，南美白對(duì)蝦的8倍，但由于其抗病性較弱，后期養(yǎng)殖難度大，日本囊對(duì)蝦一直以來養(yǎng)殖成功率低，畝產(chǎn)低。近年來開展的日本囊對(duì)蝦的研究主要集中在人工育苗及養(yǎng)殖方面、日本對(duì)蝦營養(yǎng)學(xué)方面以及日本對(duì)蝦病害防治技術(shù)方面[1-4]，但對(duì)其能量代謝方面的研究尚未進(jìn)行，為最大限度地發(fā)揮其生長潛能，提高輸入能量的利用率和加強(qiáng)養(yǎng)殖系統(tǒng)生態(tài)的調(diào)控，開展日本囊對(duì)蝦能量代謝的研究是很有必要的。

池塘養(yǎng)殖的對(duì)蝦，其生長和代謝的能量主要來源于人工投喂的餌料，分析對(duì)蝦池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)可以看出，未被對(duì)蝦利用而存留于池塘中的輸入能量是造成池塘和近海水域污染的主要原因[5]。為提高養(yǎng)蝦池塘輸入能量的利用率人們正在探索綜合養(yǎng)殖，以其多層次、多渠道利用蝦池能量，國內(nèi)關(guān)于這方面的研究有李松青等[6]的攝食對(duì)凡納濱對(duì)蝦氮磷排泄率的影響，宋協(xié)法等[7]的溫度和鹽度對(duì)凡納濱對(duì)蝦氮磷排泄率的影響，王興強(qiáng)[8]的凡納濱對(duì)蝦生長和生物能量學(xué)的初步研究，劉鵬[9]的溫度和鹽度雙因子交互作用對(duì)凡納濱對(duì)蝦生長、代謝的影響研究， 董雙林等[10]的溫度和體質(zhì)量對(duì)日本沼蝦能量收支的影響，林小濤等[11]的羅氏沼蝦親蝦的能量代謝研究，張碩等[12]的溫度、體質(zhì)量、鹽度和攝食狀態(tài)對(duì)中國對(duì)蝦耗氧率和排氨率的影響，吳立新等[13]的饑餓和再投喂對(duì)日本囊對(duì)蝦代謝率影響的研究等等。本文從溫度、體質(zhì)量、鹽度、pH值和攝食狀態(tài)等多個(gè)環(huán)境因子對(duì)日本囊對(duì)蝦氮、磷代謝的影響展開研究，探索對(duì)蝦的一些重要生理生態(tài)學(xué)規(guī)律，研究蝦類代謝強(qiáng)度的變化，為養(yǎng)殖生產(chǎn)上投餌和水質(zhì)管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用日本囊對(duì)蝦M.japonicus均來源于海南省昌江南疆生物技術(shù)有限公司三聯(lián)對(duì)蝦養(yǎng)殖基地的日本囊對(duì)蝦池塘，為健康活潑的個(gè)體，在設(shè)計(jì)的溫度、鹽度、pH值下馴養(yǎng)5 d，并于實(shí)驗(yàn)前停食2 d。實(shí)驗(yàn)用海水取自三聯(lián)基地蓄水池。

1.2 多因子對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響

1.2.1 溫度和體質(zhì)量 實(shí)驗(yàn)于5 L小桶中進(jìn)行，每個(gè)小桶中各放2尾蝦、1 L海水，實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)20、25和30 ℃ 3個(gè)梯度，體質(zhì)量設(shè)3個(gè)規(guī)格，各溫度體質(zhì)量條件下均設(shè)3組平行，同時(shí)設(shè)置空白實(shí)驗(yàn)對(duì)照，實(shí)驗(yàn)在白天持續(xù)進(jìn)行6 h，實(shí)驗(yàn)過程中使用恒溫電熱棒控制溫度，實(shí)驗(yàn)用海水鹽度為17‰，pH為8.5。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測定水中的無機(jī)磷、亞硝酸氮、硝酸氮、氨氨的含量。

1.2.2 鹽度 實(shí)驗(yàn)于5 L小桶中進(jìn)行，每個(gè)小桶中各放2尾蝦、1 L海水，鹽度設(shè)置10‰、17‰、24‰和31‰等4個(gè)梯度，用蒸餾水和海鹽加正常海水配制不同鹽度的海水。實(shí)驗(yàn)水溫為25 ℃、pH值為8.5，對(duì)蝦體質(zhì)量平均為(6.739±0.023)g，每一鹽度下設(shè)置3個(gè)重復(fù)，實(shí)驗(yàn)持續(xù)6 h。

1.2.3 pH值 實(shí)驗(yàn)于5 L小桶中進(jìn)行，每個(gè)小桶中各放2尾蝦、1 L海水， pH值設(shè)置7.5、8.0、8.5和9.0等4個(gè)梯度，用Na2CO3、NaHCO3、HCl調(diào)配不同pH值的海水。實(shí)驗(yàn)水溫為25 ℃、鹽度為17‰，對(duì)蝦體質(zhì)量平均為(6.749±0.01)g，每個(gè)pH值條件下設(shè)置3個(gè)重復(fù)，實(shí)驗(yàn)持續(xù)6 h。

1.2.4 攝食狀態(tài) 饑餓2 d后的部分對(duì)蝦投喂配合飼料，停止攝食后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)作為攝食組。實(shí)驗(yàn)水溫為25 ℃、鹽度為17‰、pH為8.5，蝦體平均質(zhì)量(6.729±0.028)g，攝食組與饑餓組均設(shè)置3個(gè)重復(fù)，實(shí)驗(yàn)持續(xù)6 h。

1.3 理化因子的測定

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度和體質(zhì)量對(duì)氮磷代謝的影響

不同溫度、不同體質(zhì)量對(duì)日本囊對(duì)蝦氮、磷的代謝率存在影響，隨溫度的上升，日本囊對(duì)蝦磷、亞硝酸氮、硝酸氮、氨氮的代謝率均上升，經(jīng)方差分析，溫度對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響極顯著(P<0.01)。隨體質(zhì)量的增加，亞硝酸氮的代謝率增大，而無機(jī)磷、硝酸氮、氨氮的代謝率與體質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)，經(jīng)方差分析，體質(zhì)量對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響亦極顯著(P<0.01)。見表1。

2.2 鹽度對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響

隨鹽度的增加，日本囊對(duì)蝦(6.739±0.023)g磷、亞硝酸氮、氨氮的代謝率均提高，見表2。當(dāng)鹽度為31‰時(shí)，磷代謝率達(dá)到(0.736±0.002)μg·g-1·h-1，亞硝酸氮代謝率為(0.0778±0.011)μg·g-1·h-1。硝酸氮、氨氮的代謝率隨著鹽度的增加而下降，當(dāng)鹽度為31‰時(shí)，硝酸氮代謝率降為(0.257±0.207)μg·g-1·h-1，氨氮代謝率降為(4.445±0.259)μg·g-1·h-1。經(jīng)方差分析，鹽度對(duì)磷、硝酸氮、氨氮代謝率的影響極顯著(P<0.01)，對(duì)亞硝酸氮代謝率的影響顯著(P<0.05)。

表1 不同溫度下不同體質(zhì)量的日本囊對(duì)蝦N、P的代謝率變化

表2 不同鹽度下日本囊對(duì)蝦N、P的代謝率變化

2.3 pH值對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響

隨著pH值的增加，日本囊對(duì)蝦(6.749±0.013)g磷的代謝率明顯下降，pH值為9.0時(shí)，磷的代謝率最低為(1.398±0.106)μg·g-1·h-1；氨氮、硝酸氮的代謝率隨著pH值的增加而升高，pH值為9.0時(shí)，氨氮、硝酸氮的代謝率分別達(dá)到(2.824±0.031)、(9.123±0.275)μg·g-1·h-1；當(dāng)亞硝酸氮的代謝率在pH值為8.5時(shí)達(dá)到最大值(0.082±0.067)μg·g-1·h-1，后又呈下降趨勢。經(jīng)方差分析，pH值對(duì)磷、氨氮代謝率的影響極顯著(P<0.01)，對(duì)硝酸氮代謝率的影響顯著(P<0.05)，對(duì)亞硝酸氮代謝率的影響不顯著(P>0.05)。

2.4 攝食狀態(tài)對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響

攝食狀態(tài)對(duì)日本囊對(duì)蝦的代謝存在明顯的影響。攝食組的磷、亞硝酸氮、氨氮代謝率極顯著大于饑餓組(P<0.01)。日本囊對(duì)蝦(6.729±0.028)g攝食配合飼料，飽食狀態(tài)下磷、亞硝酸氮、硝酸氮、氨氮的代謝率比饑餓狀態(tài)下分別提高了272.02％、91.67％、795.38％、98.54％，見表4。這表明攝食時(shí)蛋白質(zhì)代謝增加顯著。

表3 不同pH下日本囊對(duì)蝦N、P的代謝率變化

表4 不同攝食狀態(tài)下日本囊對(duì)蝦N、P的代謝率變化

3 討 論

3.1 溫度和體質(zhì)量對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響

隨溫度的上升，日本囊對(duì)蝦磷、亞硝酸氮、硝酸氮、氨氮的代謝率均有所提高，這說明隨著溫度的升高，對(duì)蝦同其他變溫動(dòng)物一樣，組織器官的活動(dòng)性能提高，體內(nèi)的各種生化反應(yīng)速度加快，致使呼吸和代謝加快，對(duì)能量的消耗增大，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果相似[10，15-16]。隨著體質(zhì)量的增加，日本囊對(duì)蝦磷、硝酸氮、氨氮的代謝率均極顯著下降。這與林小濤等[11]在羅氏沼蝦親蝦的能量代謝研究過程中，發(fā)現(xiàn)羅氏沼蝦的NH3-N排泄率與體質(zhì)量的關(guān)系呈曲線負(fù)相關(guān)的結(jié)論是相同的。

3.2 鹽度對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響

養(yǎng)殖海水鹽度對(duì)海洋生物，特別是滲透調(diào)變類動(dòng)物的生理狀況有直接的影響。對(duì)蝦與絕大多數(shù)的海洋無脊椎動(dòng)物一樣，屬于滲透調(diào)變類(Osmoregulator)動(dòng)物[17]。當(dāng)外界鹽度發(fā)生變化時(shí)，對(duì)蝦通過改變代謝狀況，籍助于離子調(diào)節(jié)和細(xì)胞內(nèi)游離氨基酸庫的啟動(dòng)或關(guān)閉，調(diào)節(jié)體內(nèi)的滲透濃度，實(shí)現(xiàn)有機(jī)體與海水之間的水交換以及細(xì)胞和組織之間的水分平衡，以適應(yīng)不同的鹽度環(huán)境[18-19]。Dallavia[20]曾報(bào)道小長臂蝦Dalaemoneteesantennarius在體液達(dá)到等滲點(diǎn)時(shí)其耗氧率最小，代謝所需要的能量最少。施正峰等[21]的實(shí)驗(yàn)證明了日本沼蝦Macrobrachiumniponense在鹽度3‰時(shí)其代謝和排泄耗能最少，有利于提高攝食能量的利用率。

本實(shí)驗(yàn)在鹽度10‰～31‰范圍內(nèi)進(jìn)行，隨著鹽度的升高無機(jī)磷、亞硝酸氮的代謝率增大，硝酸氮、氨氮的代謝率減少，這是由于日本囊對(duì)蝦的最適鹽度范圍為18‰～30‰，當(dāng)對(duì)蝦處于最適鹽度范圍時(shí)能量消耗減少，攝入能量的利用率提高。

3.3 pH值對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響

pH值即水體的酸堿度，是綜合反映水中化學(xué)成分變化的一個(gè)主要指標(biāo)，它影響到水中各種生物，包括各種微生物的生長繁殖，調(diào)節(jié)水體pH值在水產(chǎn)動(dòng)物生長最理想的范圍內(nèi)，是水產(chǎn)養(yǎng)殖獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的必要條件之一。蝦池水正常pH值范圍為7.5～8.5左右，最理想范圍為8.0～8.6。當(dāng)pH值過高時(shí)，蝦體對(duì)于氨氮的分解代射增加，會(huì)使水中的氨氮量增加，使水體惡化，不利于蝦體生長。而當(dāng)pH值過低時(shí)，蝦體血液中pH也會(huì)下降，血液中氧的分壓降低，造成運(yùn)輸氧氣的蛋白質(zhì)功能障礙，使水產(chǎn)動(dòng)物組織細(xì)胞內(nèi)缺氧，造成蝦的呼吸困難，吃食量減少，嚴(yán)重時(shí)引起死亡，還有會(huì)引起硫化氫含量增加。同時(shí)，pH值的高低與氮磷的排泄也存在一定的聯(lián)系。由表3可知，隨著pH值的增加，日本囊對(duì)蝦磷的代謝率明顯下降，氨氮、硝酸氮的代謝率提高，亞硝酸氮的代謝率在pH值為8.5時(shí)達(dá)到最大值，后又呈下降趨勢。目前pH值對(duì)氮磷釋放的作用機(jī)制的研究較少，還有待進(jìn)一步的探討研究。

3.4 攝食狀態(tài)對(duì)日本囊對(duì)蝦氮磷代謝的影響

攝食水平是影響蝦類生長和能量收支的一個(gè)重要因素。攝食引起的代謝增加稱為特殊動(dòng)力作用，也稱為體增熱，表現(xiàn)為體熱的增加，是在攝入的食物轉(zhuǎn)化為體內(nèi)可利用的能源物質(zhì)過程中的能量消耗。由于特殊動(dòng)力作用主要是蛋白質(zhì)代謝引起的，食物中的蛋白質(zhì)含量對(duì)體增熱具有相當(dāng)大的影響，攝食高蛋白質(zhì)食物的代謝率大于攝食低蛋白質(zhì)食物的代謝率。Nelson等[26]研究表明羅氏沼蝦稚蝦有特殊動(dòng)力作用，認(rèn)為攝食顫蚓后的代謝率比標(biāo)準(zhǔn)代謝率增加39.4％，攝食兩種配合飼料的代謝率比標(biāo)準(zhǔn)代謝率分別增大了19.7％和7.1％。張碩等[12]認(rèn)為中國對(duì)蝦攝食沙蠶和配合飼料的耗氧率比饑餓狀態(tài)時(shí)分別增大8.319％和2.913％，而排氨率分別增大131.8％和93.6％，明顯看出排氨率的增加大于耗氧率的變化，反映出中國對(duì)蝦的特殊動(dòng)力作用主要是蛋白質(zhì)代謝造成的，而且動(dòng)物餌料的特殊動(dòng)力作用大于配合飼料。

本研究發(fā)現(xiàn)，攝食狀態(tài)日本囊對(duì)蝦的氮磷代謝極顯著大于饑餓組。攝食組的日本囊對(duì)蝦在攝食后氮磷代謝率明顯提高，這一增加的部分稱外源氮、磷排泄率，外源氮、磷排泄率主要受到食物的營養(yǎng)組成、日糧水平和投飼方式等的影響。李松青等[6]在研究攝食對(duì)凡納濱對(duì)蝦耗氧率和氮、磷排泄率的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)凡納濱對(duì)蝦攝食后的氮排泄率平均升高40％以上。吳立新等[13]在研究饑餓和再投喂對(duì)日本囊對(duì)蝦代謝率的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)日本囊對(duì)蝦在饑餓時(shí)，完全靠消耗自身的蛋白質(zhì)來維持生命，其代謝降低，與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果相符。

參考文獻(xiàn)：

[1]林瓊武,單保黨,黃加祺,等.北方地區(qū)日本對(duì)蝦育苗業(yè)中存在的幾個(gè)問題[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2000,39(增刊):28-33.

[2]王軍霞,王維娜,王亞斌,等.日本對(duì)蝦的營養(yǎng)需要[J].海洋通報(bào),2003,22(5):78-85.

[3]李才文,管越強(qiáng),俞志明.鹽度變化對(duì)日本對(duì)蝦暴發(fā)白斑綜合癥病毒病的影響[J].海洋環(huán)境科學(xué),2002,2(4):6-10.

[4]田德純.日本對(duì)蝦熒光極毛桿菌病防治初探[J].中國水產(chǎn),2001(2):54-55.

[5]王清印.對(duì)蝦養(yǎng)殖與近岸水環(huán)境保護(hù)[J].國外水產(chǎn),1994,33(77):1-4.

[6]李松青,林小濤,李卓佳,等.攝食對(duì)凡納濱對(duì)蝦耗氧率和氮、磷排泄率的影響[J].熱帶海洋學(xué)報(bào),2006,25(2):44-48.

[7]宋協(xié)法,劉鵬,葛長字.溫度、鹽度交互作用對(duì)凡納濱對(duì)蝦耗氧和氨氮、磷排泄的影響[J].漁業(yè)現(xiàn)代化,2009,(2):24-32.

[8]王興強(qiáng).凡納濱對(duì)蝦生長和生物能量學(xué)的初步研究[D].中國海洋大學(xué),2004:48-65.

[9]劉鵬.溫度和鹽度雙因子交互作用對(duì)凡納濱對(duì)蝦生長、代謝的影響研究[D].青島：中國海洋大學(xué),2009.

[10]董雙林,堵南山,賴偉.日本沼蝦生理生態(tài)學(xué)研究1.溫度和體重對(duì)其代謝的影響[J].海洋與湖沼,1994,25(3):233-237.

[11]林小濤,頡曉勇,鐘金香,等.羅氏沼蝦親蝦的能量代謝[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2000,39:248-254.

[12]張碩,董雙林,王芳.中國對(duì)蝦生物能量學(xué)研究I-溫度、體重、鹽度和攝食狀態(tài)對(duì)耗氧率和排氨率的影響[J].青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào),1998,28(2):223-227.

[13]吳立新,劉瑜,王欣,等.饑餓和再投喂對(duì)日本囊對(duì)蝦代謝率的影響[J].大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,22(2):109-112.

[14]雷衍之,楊鳳.化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2004: 152-194.

[15]周洪琪.中國對(duì)蝦親蝦的能量代謝研究[J].水產(chǎn)學(xué)報(bào),1990,14(2):114-119.

[16]董雙林,堵南山,賴偉.日本沼蝦生理生態(tài)學(xué)研究Π.溫度和體重對(duì)能量收支的影響[J].海洋與湖沼，1994,25(3):238-242.

[17]CAWTHORNE D F,BEARD T,DAVENPORT J.Response of juvenilePenaeusmonodonFabricius to natural and artificial sea waters of lowsalinity[J].Aquaculture，1983,32:165-174.

[18]LINDA H M ，LINDA L F.Osmotic and Ionic Regulation.The Biology of Crustacean(5)[M].New York,London:Academic Press,1983:53-161.

[19]維諾格拉多夫M E.海洋生物結(jié)構(gòu)(第1卷)[M].李世珍,楊德漸，譯.北京:海洋出版社,1985:23-34.

[20]DALLA V.Salinity response in brick is water populations of the freshwater shrimpPalaemonetesantennarius[J].Oxygen Consumption Comp Biochem Physiol,1987,87A(2):471-478.

[21]施正峰,梅志平,羅其智.日本沼蝦能量收支和利用效率的初步研究[J].水產(chǎn)學(xué)報(bào),1994,18(3): 191-197.

[22]董雙林,堵南山,賴偉.日本沼蝦生理生態(tài)學(xué)研究-PH,Ca2+和NaCl對(duì)耗氧率和氨排泄的影響[C]//中國動(dòng)物學(xué)會(huì)成立60周年論文集.北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1994:176-182.

[23] SPAARGAREN D H,RICHARD P,CECCALDI H J.Excretion of nitrogenous products byPenaeusjaponnicusBate in relation to enviromentalo smotic conditons[J].Comp Biochem Physiol,1982,72A:673-678.

[24] CHEN Jianchu,NAU Fanhua.Oxygen consumption and ammonia Nexcretion ofPenaeuschinensisjuveniles at different salinity levels(Decapod,Penaeidae)[J].J Crusta Biol,1995,15(3): 434-443.

[25] LEI C H,HISEH L Y,CHEN C K.Effects of salinity on the oxygen consump tion and ammnia Nexcretion of young juvenijes of the grass shrimpPenaeusmonodonFabricius[J].Bull Inst Zool Academic Sinica,1989,28: 245-256.

[26]NELSON S G,KNIGHT A W,LI H W.The metabolic cost of food utilization and ammonia producton by juvenileMacrobrachiumrosenberg(Crucea: Palaemonidae)[J].Comp Biochem Physiol,1977,57A: 67-72.